CN104659711A - 智能型双钩紧线器 - Google Patents

Abstract

一种智能型双钩紧线器，两个钩头与套筒通过螺纹连接，在套筒或钩头表面设有至少一片电阻应变片。所述的电阻应变片为四片，其中两片对称地沿套筒的轴线粘贴在套筒两侧，另外两片对称地沿套筒周向粘贴在套筒两侧。本发明提供的一种智能型双钩紧线器，通过设置的电阻应变片得到双钩紧线器的形变。进一步优化的方案中，还能在外拉力超过许用值时自动向外界报警，从而很好的预防上述事故的发生，提高架空线路施工中的杆塔组立环节的安全性。

Description

智能型双钩紧线器

技术领域

本发明涉及架空线路施工中的双钩紧线器，尤其是一种智能型双钩紧线器。

背景技术

双钩紧线器是架空输电线路施工中常用到的工器具。目前的双钩紧线器在拉力超载时，施工人员不能及时发觉，双钩紧线器将断裂,从而造成难以估量的施工安全事故。

双钩紧线器多为Q235，Q255的优质碳素结构钢制造，而由低碳钢拉伸时的力学性能曲线如下图3所示，在低碳钢的比例极限以内，金属材料被拉伸会发生弹性变形，撤除外力后，金属材料会自动恢复原长。且在比例极限以内，材料的应力和应变成线性关系如图3,线段ob。当外力对材料产生的应力超过材料的比例极限时，材料将处于屈服阶段。此时材料在屈服阶段产生的塑性变形将是不可恢复的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种智能型双钩紧线器，可以得知双钩紧线器的变形是否达到材料的弹性极限，进一步的，可以发出报警信号。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种智能型双钩紧线器，两个钩头与套筒通过螺纹连接，在套筒或钩头表面设有至少一片电阻应变片。

所述的电阻应变片为四片，沿着套筒或钩头圆周表面均布。

所述的电阻应变片其中两片对称地沿套筒的轴线粘贴在套筒或钩头两侧，另外两片对称地沿套筒周向粘贴在套筒或钩头两侧。

所述的四片电阻应变片采用桥式电路连接。

桥式电路的输出信号直接或通过接线端子与滤波器连接，滤波器与差动放大器连接，差动放大器与A/D转换器连接，A/D转换器与电压比较器连接，电压比较器与报警装置连接。

所述的报警装置为LED灯和/或蜂鸣器。

本发明提供的一种智能型双钩紧线器，通过设置的电阻应变片得到双钩紧线器的形变。进一步优化的方案中，还能在外拉力超过许用值时自动向外界报警，从而很好的预防上述事故的发生，提高架空线路施工中的杆塔组立环节的安全性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明中电阻应变片在套筒外壁展开图上的布置示意图。

图3为低碳钢拉伸时的力学性能曲线。

图4为本发明中电阻应变片的电路连接示意图。

图5为本发明的辅助电路连接框图。

图中：钩头1，套筒2，紧固套筒手柄3。

具体实施方式

如图1和2中，一种智能型双钩紧线器，两个钩头1与套筒2通过螺纹连接，使用时由紧固套筒手柄3，实现紧线或松线，在套筒2或钩头1表面设有至少一片电阻应变片。用电阻应变片作为测力传感器，将其贴在受拉力的圆杆上，传感器将获取的拉力信号转换成电信号，电信号经过差动放大，以光或声的形式向外界报警。由此结构，通过设置的电阻应变片即可监测该处的电阻值变化，从而得知双钩紧线器的变形是否达到材料的弹性极限。本例中采用的电阻应变片型号为BE120—03AA。

优选的方案如图2中，所述的电阻应变片为四片，并沿套筒2或钩头1圆周表面均布。优选的，其中两片对称地沿套筒2的轴线粘贴在套筒2或钩头1两侧，另外两片对称地沿套筒2周向粘贴在套筒2或钩头1两侧。由此结构，可以分别监测轴向和圆周向的变形。且便于实现电桥方式的连接，有利于获得更高精度的监测信号。

优化的方案如图4中所示，所述的四片电阻应变片采用桥式电路连接。由此结构，进一步提高信号精度。

优化的方案如图5中所示，桥式电路的输出信号直接或通过接线端子与滤波器连接，滤波器与差动放大器连接，差动放大器与A/D转换器连接，A/D转换器与电压比较器连接，电压比较器与报警装置连接。

直接连接的方式则是将滤波器、差动放大器、A/D转换器、电压比较器和报警装置都安装在双钩紧线器上，以用于要求较高的场合。而采用接线端子连接的方式则滤波器、差动放大器、A/D转换器、电压比较器和报警装置都单独设置，在紧线或日常检测时，再连接到桥式电路，从而降低成本。

在传感器周围存在噪声源，被测信号通过电缆传输时电阻器产生噪声，频率较高，而被测信号拉力较低，它与被测信号叠加进入放大电路，滤波器按照频率把信号区分开,取出有用信号,对其它频率信号进行衰减。由于拉力信号在动态采样时频率较低，再用低通滤波，把低频信号取出来。为了排除上述因素影响，更准确的选择判别电压，满足工程实际需要，双钩紧线器在许用拉力下，采用差动放大。

差动放大器的输出信号电压与输入信号电压之差成比例，它能够完成减法运算，从信号中提取并放大差模信号，具有较高的输入阻抗和共模抑制比，这样能较好的消除干扰。本例采用ICL7650高增益放大器。

电阻应变片的桥式电路输出电压较小，要转换成A/D转换器可以接受的信号，数据才能采集，最后才能显示出来。本例采用的A/D转换器型号是ADC0809。它是8位单片CMOS8通道逐次逼近式模数转换器。该器件可对8路0～5V模拟量中的一路进行转换。其输出具有三态锁存功能,与TTL电平兼容,输出数据可直接与计算机总线连接。

当桥式电路的输出电压达到或接近该值时，即施加拉力达到或接近许用拉力，电压比较器导通，与判别器串联的发光二极管LED发光，蜂鸣器警报响，实现以人较直观的光信号输出和报警声。所述的报警装置为LED灯和/或蜂鸣器。

本例中的滤波器、差动放大器、A/D转换器、电压比较器均为本领域常用电器元件。

使用时，将4个同型号电阻应变片按图3所示进行布置，R1、R3贴在平行轴向，R2、R4贴在垂直方向。图3为圆杆表面的展开图，2πρ为表面周长。圆杆受拉力时，应变计产生的应变与轴产生的应变相同，并在轴的同一截面上，R2，R4产生横向应变，R1，R3产生纵向应变，各电阻应变片上的应变分别为：

ε₁=ε₃=ε_L+ε_T

ε₂=ε₄=-με_L+ε_T

式中ε₁、ε₂、ε₃、ε₄分别为R₁、R₂、R₃、R₄的应变，ε_T表示温度变化引起的应变，ε_L表示拉力变化引起的应变。

应变与电阻相对变化的关系为：

$\frac{\mathrm{\ΔR}}{R}=\mathrm{K\ϵ}$

若Ｒ₁＝Ｒ₂＝Ｒ₃＝Ｒ₄＝Ｒ；则

$\frac{{\mathrm{\ΔR}}_2}{R}=\frac{{\mathrm{\ΔR}}_4}{R}=K(-{\mathrm{\μ\ϵ}}_L+{\mathrm{\ϵ}}_T);$

$\frac{{\mathrm{\ΔR}}_1}{R}=\frac{{\mathrm{\ΔR}}_3}{R}=K({\mathrm{\ϵ}}_L+{\mathrm{\ϵ}}_T);$

式中：R为电阻应变片的电阻值；△R电阻应变片的电阻值变化；K为电阻应变片的灵敏系数；μ为材料的泊松比。

为了得到最大的信号输出，提高测量的灵敏度，采用直流全桥。把4个电阻应变片接成如图4所示的电桥形式。若共桥电压为U₀，此时电桥的输出电压U_Y为：

$U_Y=\frac{\mathrm{\ΔR}}{R}{U}_0={\mathrm{K\ϵU}}_0=2K(1+\mathrm{\μ}){\mathrm{\ϵ}}_L{U}_0;$

根据材料力学知：σ=Εε

所以： $U_Y=2K(1+\mathrm{\μ})\frac{\mathrm{\σ}}{E}{U}_0=2K(1+\mathrm{\μ})\frac{F_L}{\mathrm{SE}}{U}_0;$

式中：S为受力圆杆截面积；E为材料的弹性摸量。

由上式可知，当圆杆截面积一定时，电桥输出电压与拉力成正比。通过测量电桥输出电压就可知施加拉力大小。

对于可报警双钩紧线器，已知双钩紧线器拉杆截面积S，许用拉力T，电桥输出电压设为电压比较器的判别电压。当拉力达到限制拉力时，发光二级管LED持续亮着，并发出声音报警。

测试的双钩紧线器拉杆模型材质采用与双钩紧线器材质相同的Q235。制成模型体参数如下：

材质：Q235         比例极限σ_p=200MPa，许用[σ]=140MPa

形状：柱型         杆长：150mm，直径：22mm

倒角2mm，表面光洁度2.5

模型的应力为Tmax=A[σ]=5.319t；

试验中，取限制拉力T=3吨。在T=3吨，电桥输入电压为6V时，测得输出电压的平均值是10.8mV。则电压比较器的判别电压为10.8mV。

试验现象：取电压比较器的判别电压为10.8mV，电压比较器工作于其额定电压5V，当拉力达到2.8t时，发光二极管LED开始闪烁，随着拉力的增加，发光二极管LED的闪烁频率不断增大，到3吨时发光二极管LED持续亮着，并报警。

Claims (6)

1.一种智能型双钩紧线器，两个钩头（1）与套筒（2）通过螺纹连接，其特征是：在套筒（2）或钩头（1）表面设有至少一片电阻应变片。

2.根据权利要求1所述的一种智能型双钩紧线器，其特征是：所述的电阻应变片为四片，沿着套筒（2）或钩头（1）圆周表面均布。

3.根据权利要求2所述的一种智能型双钩紧线器，其特征是：所述的电阻应变片其中两片对称地沿套筒（2）的轴线粘贴在套筒（2）或钩头（1）两侧，另外两片对称地沿套筒（2）周向粘贴在套筒（2）或钩头（1）两侧。

4.根据权利要求3所述的一种智能型双钩紧线器，其特征是：所述的四片电阻应变片采用桥式电路连接。

5.根据权利要求4所述的一种智能型双钩紧线器，其特征是：桥式电路的输出信号直接或通过接线端子与滤波器连接，滤波器与差动放大器连接，差动放大器与A/D转换器连接，A/D转换器与电压比较器连接，电压比较器与报警装置连接。

6.根据权利要求5所述的一种智能型双钩紧线器，其特征是：所述的报警装置为LED灯和/或蜂鸣器。